西部煤热解过程中气相产物的生成与释放规律

为了考察西部煤热解气体产物与其组成特性和还原程度间的关系,以神东、宁夏灵武和新疆哈密3种西部煤和平朔对比煤样为研究对象,采用固定床反应装置进行了200-1 000℃范围内热解气体的形成与释放研究.结果表明,热解产物中含氧气体CO,CO2和含氢气体H2,CH4和C2以上烃类的生成均随温度变化呈现出较好的规律性,但不同煤样热解气体的生成量、最大释放温度和释放区间不同;煤中H和O元素的含量与含氢、含氧气体的生成量成对应关系;3种西部煤的弱还原性使其热解呈现出明显不同于强还原性平朔煤的热解特性,西部弱还原性煤热解将形成相对较多的含氧气体和较少的含氢气体.

烤烟、白肋烟和香料烟的燃烧行为和热解气相产物比较

为了解烤烟、白肋烟和香料烟的燃烧行为,利用微燃烧量热仪研究比较了3种烟草燃烧热释放规律,并采用热重红外联用模拟考察了3种烟草在卷烟阴燃状态下主要热解气相产物CO2,CO,H2O和羰基化合物的生成规律。燃烧热释放和热重红外联用的研究结果表明:烤烟、白肋烟和香料烟的燃烧温度区间主要在150～600℃之间;香料烟与白肋烟的燃烧性比烤烟要好;CO2,CO,H2O和羰基化合物的生成温度区间主要集中在100～800℃,其中在150℃之前气相产物中主要是羰基化合物和H2O,150℃之后CO2快速增加,而CO在大约300℃之后增长趋势才比较明显;氧气浓度对于CO2,CO,H2O和羰基化合物的形成具有不同程度的影响。

添加物对宁夏煤热解气相产物生成的影响

以西部弱还原性宁夏煤为研究对象,酸洗脱灰并负载Na、Ca及Fe盐,对其进行了固定床热解过程中气相产物生成规律的研究。实验结果显示,原煤中的矿物质和Na、Ca、Fe添加物的存在均降低了煤的起始和最大分解温度,对煤的热解反应均表现出较好的促进作用;煤中原有的矿物质和添加物对煤热解气相产物形成的影响可以划分为200～550,550～750和750～1000℃三个温度区间,在各温区中的影响显示出明显不同的作用。低温时促进了CH4的生成,高温时抑制了H2的生成;除载铁煤外,累积产率均表现为H2的增大和CH4的减少,这主要受中温段热解结果的影响;煤中矿物质及Ca在整个热解过程中均使CO和CO2累积产率增大,Na和Fe在较低温度区间也表现出对CO和CO2生成的促进作用,但温度较高时抑制作用明显。

气氛对煤热解过程中气相产物释放的影响

利用固定床热解装置对西部弱还原性宁夏灵武煤（LW煤）及对比煤样山西平朔煤（PS煤）进行研究,考察了以N2、N2（80%）/CO2（20%）以及N2（98%）/O2（2%）（体积分数）为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。实验结果表明,相同气氛下,LW煤受热分解生成的H2、CO和CO2的累积产率均比PS煤高,而CH4的累积产率比PS煤低。相对于N2气氛,在200~600℃范围内,CO2气氛中LW煤的H2累积产率降低,CH4的累积产率增加,PS煤CH4的累积产率显著下降;O2气氛降低了两种煤的初始热解温度,改变了气相产物的组成,从而使气相产物累积产率均大幅度增加。气氛对煤热解活性的影响与其还原程度有关,CO2对PS煤的影响作用明显,对LW煤的影响较小;而O2对弱还原性LW煤具有更强的影响作用。为我国西部弱还原性煤炭资源的综合利用提供基础理论依据。

木质素热解气相产物释放特性实验研究

利用热重红外分析仪（TG-FTIR）对木质素进行热重分析及主要气相产物分析,结合红外光谱对木质素不同热解阶段生成的半焦进行研究。实验结果表明：木质素热解分为3个阶段,200℃以下为自由水挥发过程;200-550℃为主要热解阶段,此过程中木质素苯环周围的官能团发生断裂,析出部分气体产物及焦油产物;550-900℃过程中,苯环发生解链或芳香缩聚成碳。通过FTIR的研究发现,木质素热解过程中,析出的主要气体包括H2O、CO2、CO以及烃类产物CH4等,CO2析出存在2个温度区间低温段（250-450℃）和高温段（650-750℃）,而CO在高温段大量生成,CH4的析出主要集中在在300-600℃温度区间。

污泥-花生壳共热解气相产物研究

采用外热式反应釜,以CH_3COOK为催化剂进行污泥-花生壳共热解气相产物的研究。考察花生壳添加量、热解温度、催化剂添加量、热解时间对共热解气相产物的产率、组成和热值的影响。研究结果表明:随着花生壳添加量的增加,气相产物的产率和热值均先增大后减小,花生壳添加量为80%时,气体热值达到最大,CH_4体积百分数达到10.57%;随着热解温度的升高,气相产物的产率和热值均先增大后减小,H_2体积百分数呈增大趋势,热解温度为600℃时,气体热值达到最大,CH_4体积百分数达到21.86%;随着催化剂添加量的增加,气相产物的产率和热值均先增大后减小,催化剂添加量为6%时气体热值达到最大;随着热解时间的延长,气相产率迅速增大后趋于平缓,气体热值缓慢增大后减小,热解时间为150 min时,气体热值达到最大值27.92MJ/m3,CH_4体积百分数达到28.33%。

宁夏原煤及其显微组分热解过程中气相产物生成的研究

利用固定床热解装置对宁夏原煤及其主要显微组分进行研究,考察了热解气相产物的生成规律,结果表明:原煤和显微组分生成H2、CO、CO2和CH4的温度区间和最高生成温度基本一致,但生成量因样品结构特性的不同而有较大差别,温度达到1 000℃后,CO2和CH4几乎释放完全,H2和CO却还有一定量的析出。显微组分在原煤中的含量不是其气相产物产率的权重系数,显微组分在热解过程中存在协同作用。

煤热解活性及气相产物释放的关联性分析

煤热解产物分布及热解活性与煤的组成和结构密切相关,热解过程中的工艺条件也会对其产生影响;本文通过对煤样内在因素(组成特性)和热解过程的外在因素(工艺条件)考察,探讨各因素对煤热解活性及气相产物释放规律的影响。

神木煤及其显微组分热解过程中气相产物组成的研究

为考察煤及其显微组分的热解气相产物的组成特性,选取神木原煤及其显微组分镜质组富集物和惰质组富集物3个研究对象进行了热解试验,对气体产物的组成进行了对比分析,确定了影响气体产物组成的因素。

热解条件对废印刷电路板真空热解气相产物的影响

用管式炉对废印刷电路板环氧树脂粉末进行真空热解,通过GC/MS和IC对冷凝后气相中的有机和无机组份进行分析,考察了真空度、升温速率和终温对气相产物成份的影响。研究表明,冷凝后气相中主要有机组份为苯酚和苯系物,主要无机组份为HBr、NO_2、SO_2;随着真空度的提高,气相产率降低,苯系物和HBr的含量增加,苯酚和NO_2、SO_2的含量减少;加快升温速率导致气相产率降低,苯系物的含量增加,苯酚含量减少;提高终温使气相中苯酚和苯系物的含量降低,HBr、NO_2和SO_2的含量增加。为了降低气相产物对环境的影响,综合考虑最佳热解条件为真空度0.09 MPa、升温速率10℃/min、终温500℃。

逐级酸处理对锡盟褐煤的结构及热解特性的影响:气相产物的生成

为了考察逐级酸处理对锡盟褐煤热解过程中气相产物生成的影响,对锡盟褐煤进行了HF-HNO3-HCl逐级处理,原煤和酸处理煤样采用固定床热解-气相色谱法在线分析气相产物释放行为和变化的研究。结果表明,逐级酸处理过程对锡盟褐煤热解过程中含氢气体、含氧气体和含硫气体的释放有着明显的影响。不同气体的形成途径、形成阶段和温区不同,导致酸处理过程对其的影响有明显的差异。逐级酸处理的煤样,除因矿物质对煤热解气相产物的影响减弱外,HNO3处理样还因其氧化作用引起了气相产物释放趋势的变化,使得含氢气体的释放量降低、含氧气体释放量增加;降低了H2S的累积释放转化率而促进COS的释放。

正癸烷在Pt/ZSM-5上的催化燃烧及气相产物特性

催化燃烧能提高航空煤油的燃烧效率,其生成的小分子气体也对后期的航空煤油点火燃烧特性起重要作用。以航空煤油一元替代燃料正癸烷为对象,研究了催化燃烧及其气相产物特性,在Pt/ZSM-5和石英砂上进行了催化/无催化燃烧的对比实验,分析了温度(100~600℃)、当量比(Φ=0.6,1.0,2.0)和催化剂(Pt/ZSM-5)对正癸烷转化率和气相产物特性的影响。研究发现:Pt催化条件下,正癸烷的燃烧启动温度降低约110℃。催化反应在200℃左右就可以实现较高转化率:Φ=0.6~1.0时,转化率在75%以上。催化反应产物中的CO显著减少,正癸烷转化率和完全氧化程度提高。Φ=0.6~2.0时,CO_(2)始终是最主要产物。低温下(<150℃)正癸烷催化裂解生成丁烯的反应对催化反应启动有重要影响。烃类气相产物由C3,C4大分子向C1,C2小分子转化和气相氧化产物由CO_(2)向CO转化则是富燃高温(>500℃)下正癸烷催化反应的两个重要特征。

K2CO3对秸秆类生物质热解气相产物析出特性及动力学研究

生物质由纤维素、半纤维素和木质素3种主要成分组成,碱金属盐对三组分热解起到不同的催化作用。利用微型流化床反应器研究在550~750℃下K2CO3对玉米秸秆及其三组分热解气体析出特性的影响,并采用等温模型积分法获得气体组分的动力学参数。结果表明:在三组分催化热解过程中,K2CO3的加入使低温时生成CO、CO2的转化率加快,而高温时则使CO、CO2的转化率减慢。此外,玉米秸秆的热解气体析出行为与三组分略有不同,说明三组分之间存在着交互作用,共同影响玉米秸秆整体热解行为。在等温动力学分析过程中发现K2CO3对玉米秸秆及三组分的不同气体的活化能影响并不一致,进而证实不同气体组分的生成机理不同。

几种光敏推进剂的热分解动力学及气相产物研究

通过热重差热分析法(TG-DTA)测定了不同配方的光敏推进剂的热分解过程,分别获得了不同升温速率下的峰温。根据Kissinger方程,计算了光敏推进剂的表观活化能和指前因子,并分析了不同配方的区别。通过质谱联用分析技术测定了热分解过程的气相产物种类,并使用NASA-CEA计算了不同配方绝热燃烧后的气相产物的质量分数。结果表明,纳米碳粉和酚醛树脂的添加稀释了样品的纯度,使不同配方的表观活化能和指前因子存在差异,热分解升温速率会影响反应平衡程度,升温速率提高,对反应热的释放或吸收起到阻碍作用,光敏推进剂热分解后的70%(质量分数)气相产物为氮气。光敏推进剂的激光点火试验表明:硝酸铵(AN)作为氧化剂的效果最好。

五彩湾煤及其显微组分直接液化中的气相产物

在微型高压反应釜中,将五彩湾煤（WCW）及其镜质组（WCWV）和惰质组（WCWI）加氢液化,用气相色谱分析气体产物组成.结果表明,在380℃时,气体产率的次序为：镜质组〉惰质组〉五彩湾煤;在420℃时,气体产率的次序为：镜质组〉五彩湾煤〉惰质组;三种样品在液化过程中,C_1~C_4烷烃类气体（以下简称C_1~C_4）及CO_x气体含量随温度升高的变化趋势不同,对于WCW,C_1~C_4及CO_x气体含量随温度升高增加较明显;对于WCWI,C_1~C_4及CO_x气体含量随温度升高略有增加;对于WCWV,C_1~C_4及CO_x气体含量随温度升高反而降低;液化气体产物的分布特点为：C_1~C_4含量依次为CH_4〉C_2H_6〉C_3H_8〉C_4H_（10）,其总量约为CO_x气体的3倍,在C_1~C_4中CH_4约占67%,C_2H_6约占22%,在CO_x气体中CO_2含量约占69%,气相产物总体呈现出＂富＂烷烃、＂富＂甲烷及＂富＂二氧化碳的特性.

飞灰熔融气相产物盐分布规律

生活垃圾焚烧飞灰(简称"飞灰")熔融技术应用过程中产生的二次飞灰问题成为掣肘,掌握飞灰熔融气相产物盐分布规律,有利于二次飞灰无害化和资源化利用技术开发,对烟气净化设备设计和生产运行具有借鉴作用。选用江苏省某生活垃圾焚烧电厂产生的飞灰,利用自主研发的等离子体飞灰熔融中试系统进行飞灰高温熔融试验。通过重量差减法、X射线荧光光谱仪、电化学法等测定飞灰熔融过程中气相产物盐及熔渣的组成和产量,获得Na、K、Ca、Mg和Fe的气相迁移率。利用热力学模型模拟1000-1600℃、不同气氛(不通气体、氮气气氛或空气气氛)、添加0-50%辅料、飞灰含水率0-12%条件下,气相产物盐的组成及分布规律。结果表明:飞灰熔融过程中气相产物盐主要以NaCl、(NaCl)_(2)、KCl、(KCl)_(2)、CaCl_(2)、KCaCl_(3)、KMgCl_(3)、FeCl_(2)等形态存在,其分布规律受熔融温度影响较大,受熔融气氛、辅料添加量、飞灰含水率影响相对较小。空气气氛条件下,飞灰熔融气相产物盐中出现新产物Na_(2)SO_(4)。对比中试试验和热力学模型模拟结果,碱金属Na和K气相迁移率的模拟值与试验值吻合较好,碱土金属Ca、Mg和Fe气相迁移率的模拟值远小于试验值。建议利用气相产物盐的分布规律开发分盐或氯盐利用技术,实现二次飞灰的综合利用,改变二次飞灰以填埋为主的现状,彻底实现飞灰的无害化和资源化。

反应气氛对西部煤热解过程中气相产物生成的影响

利用固定床热解装置对宁夏灵武、新疆哈密、神东3种西部弱还原性煤及其对比煤样平朔煤进行研究,考察了以N_2、N_2(80%)+CO_2(20%)以及N_2(98%)+O_2(2%)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。结果表明,CO_2和O_2存在时参与反应,从而使CO_2气氛下H2的累积产率下降,CO和CH_4的累积产率升高;O_2气氛下H_2、CO和CH_4的累积产率均升高。气氛对不同煤样的影响幅度是不同的,对西部弱还原性煤样影响更大。

气相色谱法分析2,6-二异丙基苯酚气相胺化产物

采用气相色谱法 ,HP 35色谱柱分离 ,FID检测器检测 ,以甲醇为溶剂 ,以 2 ,6 二甲基苯胺作为内标物对2 ,6 二异丙基苯酚气相胺化制备 2 ,6 二异丙基苯胺的液相产物进行了定量分析。实验结果表明 ,方法回收率为 97.7%～ 10 8.7% ,相对标准偏差为 0 .5 %～ 5 .0 %。

偏三甲苯气相氧化产物组成的GC/MS分析

以重氮甲烷为酯化试剂,对偏三甲苯气相催化氧化产物进行酯化。运用色质联用(GC/MS)分析技术对氧化产物的组成进行了分析和鉴定。使用SE-54玻璃毛细管色谱柱,程序升温,对氧化产物组成进行快速分析。

甲醇气相羰基化产物的气相色谱分析

采用热导池检测器 ,对甲醇气相羰化产物进行定量和定性分析 ,确定了色谱操作条件和各组分的重量校正因子 ,该方法操作简单 ,快速 ,精度高 。